長(zhǎng)筒形可塑性薄金屬框體加工用模具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于機(jī)械沖壓技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及一種長(zhǎng)筒形可塑性薄金屬框體加工用模具?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002] 本發(fā)明設(shè)及到產(chǎn)品材料為具有足夠的塑性，屈強(qiáng)比（σb/σJ小，屈服點(diǎn)與彈性模 量的比值（0b/巧小等特征，形狀是兩端為半圓形，中間部分為直線型的長(zhǎng)筒框體，其中，中 間部分的一側(cè)有接口，位于直線段與圓弧的交接處，如圖1所示。
[0003] W前，長(zhǎng)筒形可塑性薄金屬框體的外形加工都是通過(guò)Ξ漉對(duì)稱式機(jī)械卷板機(jī)來(lái)加 工的。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，卷板機(jī)屬于鍛壓機(jī)械分類中的彎曲校正機(jī)類當(dāng)中的板料彎曲機(jī)組。
[0004]Ξ漉對(duì)稱式機(jī)械卷板機(jī)工作原理與結(jié)構(gòu)：主要結(jié)構(gòu)形式為Ξ漉對(duì)稱式，如圖2所 示：上漉2001在兩下漉2002、2003中央對(duì)稱位置，通過(guò)錐齒輪傳動(dòng)作垂直升降，通過(guò)主減速 機(jī)的末級(jí)齒輪帶動(dòng)兩下漉齒輪曬合作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，為卷制板材提供扭矩。當(dāng)板料送入上下漉 之間時(shí)，鋼板的下表面與兩個(gè)漉的最高點(diǎn)相接觸，當(dāng)上漉下壓并超過(guò)材料的屈服期限時(shí)，板 料便產(chǎn)生塑性變形。隨著Ξ根漉軸的旋轉(zhuǎn)，便形成一條弧線，運(yùn)條弧線的外層纖維被拉伸， 內(nèi)層被擠縮，中性層不變，運(yùn)時(shí)鋼板被卷成圓弧形。 陽(yáng)0化]上述加工方式具有W下缺陷：
[0006] 1、Ξ漉對(duì)稱式卷板機(jī)不能彎卷板材的全部長(zhǎng)度，板材端部有約等于下漉中屯、距一 半的長(zhǎng)度仍然是直的，為了彎卷該直邊，還需要采用壓力機(jī)模壓預(yù)彎，如圖3所示的凸模 3001、凹模3002和預(yù)彎鋼板3003 ;或用托板在卷板機(jī)內(nèi)預(yù)彎，如圖4所示的托板4001和預(yù) 彎鋼板4002。但運(yùn)兩種方法需要使用模具或托板等輔助工具，使得該方法卷制成本較高，生 產(chǎn)效率較低。
[0007] 2、Ξ漉對(duì)稱式卷板機(jī)加工首件產(chǎn)品時(shí)，需反復(fù)調(diào)節(jié)Ξ漉之間的間隙，調(diào)節(jié)時(shí)間較 長(zhǎng)，調(diào)節(jié)時(shí)還需要與樣板或配合件比對(duì)；漉壓時(shí)需多道次連續(xù)彎曲才能產(chǎn)生永久性的塑性 變形卷制成所需的半圓；卷制中間圓弧時(shí)，還需要兩次移動(dòng)漉輪，W便上件和卸件，且漉壓 點(diǎn)不容易控制；成形后還需要做進(jìn)一步的調(diào)修。綜上所述，生產(chǎn)效率低下，勞動(dòng)強(qiáng)度大。
[0008] 3、圓度尺寸精度較低，圓弧與直線的交點(diǎn)不易控制，每件產(chǎn)品圓度尺寸都會(huì)出現(xiàn) 一定的差異，產(chǎn)品一致性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] (一）發(fā)明目的
[0010] 本發(fā)明的目的是：提供一種長(zhǎng)筒形可塑性薄金屬框體加工用模具，通過(guò)該模具實(shí) 現(xiàn)長(zhǎng)筒形可塑性薄金屬框體通過(guò)兩次壓彎即可成形，省去反復(fù)卷制和移動(dòng)滾輪，簡(jiǎn)化操作， 進(jìn)一步能夠保證產(chǎn)品的圓度尺寸，提高產(chǎn)品批次的一致性。 柳川（二）技術(shù)方案
[0012] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種長(zhǎng)筒形可塑性薄金屬框體加工用模具， 其包括：相配合使用的凹模和凸模；凹模包括兩部分，底板或底座、W及凹模上體，底板或 底座用于安裝在工作臺(tái)上，凹模上體設(shè)置在底板或底座上，凹模上體上設(shè)置內(nèi)凹弧，內(nèi)凹弧 的弧度與待加工長(zhǎng)筒形可塑性薄金屬框體上的圓弧的弧度一致，內(nèi)凹弧兩側(cè)上端部為直 板，與待加工長(zhǎng)筒形可塑性薄金屬框體上的圓弧和直筒部分的過(guò)渡位置相一致；凸模包括 凸模上體、支撐柱和底座，凸模上體頂部為外凸弧，外凸弧的弧度與待加工長(zhǎng)筒形可塑性薄 金屬框體上的圓弧的弧度一致，凸模上體底部固定在支撐柱上，支撐柱固定在底座上，底座 用于與壓力設(shè)備配合；加工長(zhǎng)筒形可塑性薄金屬框體時(shí)，將待加工材料放置在凹模上，將凸 模安裝在壓力設(shè)備上，壓力設(shè)備帶動(dòng)凸模向待加工材料施加壓力，實(shí)現(xiàn)圓弧彎曲成形，通過(guò) 兩次圓弧加工，完成長(zhǎng)筒形可塑性薄金屬框體的成形。
[0013]其中，所述凹模包括圓弧板5001、矩形鋼管5002及筋板5003組合焊接后形成的凹 模上體，W及與凹模上體組合焊接的底板5004 ;矩形鋼管5002位于圓弧板5001兩側(cè)，筋板 5003位于圓弧板5001、矩形鋼管5002和底板5004之間，起支撐加強(qiáng)的作用；凹模上體焊接 在底板5004上后，底板5004的四周留出與壓力機(jī)安裝固定的空間；底板5004長(zhǎng)度方向兩 端采用弧線型。
[0014] 其中，所述凹模包括凹模上體6001和底座6002,凹模上體6001為半環(huán)柱體，底座 6002為方形板狀，凹模上體6001內(nèi)部設(shè)置內(nèi)凹弧，外部?jī)蓚?cè)為弧線型。
[0015] 其中，所述凸模包括凸模頭7001、支撐柱7002和底座7003 ;凸模頭7001包括筒狀 圓鋼圈和內(nèi)筋板，正六邊形內(nèi)筋板焊接在圓鋼圈內(nèi)側(cè)；支撐柱7002采用矩形鋼管或矩形空 屯、型材；底座7003為長(zhǎng)方形鋼板。
[0016] 其中，所述凸模包括凸模頭8001、上模座8002、支撐柱8003和底座8004 ;凸模頭 8001為圓環(huán)柱體，上模座8002為帶凹弧面的底座，凸模頭8001安裝在上模座8002的凹弧 面內(nèi)，露出部分為半圓弧柱體；支撐柱8003為圓柱體，底座8004為長(zhǎng)方體。
[0017] 其中，所述凸模3包括凸模頭9001、上模座9002、支撐柱9003和底座9004 ;凸模頭 9001為半圓柱體，上模座9002為長(zhǎng)方體，凸模頭9001的水平底面固定在上模座9002上； 支撐柱9003為長(zhǎng)方體，底座9004為長(zhǎng)方體。 陽(yáng)0化](S)有益效果
[0019] 上述技術(shù)方案所提供的長(zhǎng)筒形可塑性薄金屬框體加工用模具，用于長(zhǎng)筒形可塑性 薄金屬框體加工時(shí)，能夠減少預(yù)彎工序，提高生產(chǎn)效率，節(jié)省人工和能源消耗，減少設(shè)備損 耗；模具只需在加工開(kāi)始前裝夾、加工完卸夾，W及首次調(diào)整，兩次壓彎即可完成，端頭壓彎 與中間壓彎程序相同，不需要調(diào)試模具，不需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)修，壓彎時(shí)操作簡(jiǎn)單、勞動(dòng)強(qiáng) 度小，加工時(shí)間縮短，生產(chǎn)效率可提高Ξ倍W上；產(chǎn)品圓度尺精度更高，圓弧與直線過(guò)渡部 分流線更加自然，且產(chǎn)品批次一致性好；專用簡(jiǎn)易彎曲模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量較輕、便于制作、 成本低、操作方便，實(shí)用性強(qiáng)。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1 :產(chǎn)品外形圖；
[0021] 圖2 漉卷板機(jī)工作原理圖；
[0022] 圖3 :用壓力機(jī)模壓預(yù)彎圖； 陽(yáng)023] 圖4 :用托板在卷板機(jī)內(nèi)預(yù)彎圖；
[0024] 圖5 :第一凹模示意圖，a圖為主視圖，b圖為俯視圖； 陽(yáng)ο巧]圖6 :第二凹模示意圖，a圖為主視圖，b圖為俯視圖； 陽(yáng)0%] 圖7 :第一凸模示意圖，a圖為主視圖，b圖為側(cè)視圖；
[0027] 圖8 :第二凸模示意圖，a圖為主視圖，b圖為側(cè)視圖；
[0028] 圖9 :第Ξ凸模示意圖，a圖為主視圖，b圖為側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 為使本發(fā)明的目的、內(nèi)容和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具 體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0030] 為解決【背景技術(shù)】中存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種更為有效的加工方法，提供 一套專用簡(jiǎn)易彎曲模具，與閉式單點(diǎn)壓力設(shè)備組合加工，達(dá)到彎曲成形的目的。由壓力設(shè)備 控制好模具閉合高度，既保證壓型圓弧的貼合度，又保證凸模下壓不會(huì)過(guò)深而導(dǎo)致模具過(guò) 力變形。分別確定材料性能、材料尺寸和形狀限定條件、壓力機(jī)的噸位，W及彎曲模具的設(shè) 計(jì)等。
[0031] 既然運(yùn)用彎曲工藝，就要選擇適合彎曲的金屬板材，運(yùn)種板材的材質(zhì)應(yīng)具有足夠 的塑性，屈強(qiáng)比（σb/σJ小，屈服點(diǎn)與彈性模量的比值（σb/巧小，有利于彎曲成形。例如， 軟鋼、黃銅及侶等材料。
[0032] 本發(fā)明的出發(fā)點(diǎn)是彎曲模具要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕便、制作方便、成本低等，故對(duì)需 加工的產(chǎn)品設(shè)定如下限定條件：厚度《3mm、寬度《300mm、外直徑《150mm，兩端為半圓形， 中間為直線型的長(zhǎng)筒形框體。
[0033] 彎曲時(shí)壓力機(jī)噸位的確定：校正彎曲力的計(jì)算公式為：
[0034] P校二F·q 陽(yáng)0對(duì)式中P校--校正彎曲力㈱
[0036] F-校正部分投影面積（mm2)
[0037] q--單位校正力（Mpa)，見(jiàn)表1
[0038] 表1單位校正力q值
[0039]
W40] 按設(shè)定條件最大值計(jì)算校正部分投影面積，即：厚度為3mm，寬度為300mm，外直徑 為150mm，計(jì)算結(jié)果為45000mm2,然后按表1中4種材料的q值，計(jì)算校正彎曲力，見(jiàn)表2。 柳41] 表2校正彎曲力化腳 [0042]
[0043] 由于校正彎曲力的數(shù)值比自由彎曲力大得多，自由彎曲力可忽略不計(jì)，因此使用 下面公式： W44]P壓機(jī)>口校 柳例 由上表可知寬度《300mm、外直徑《150mm范圍內(nèi)的板材校正彎曲力在 648-3024KN之間，約等于68. 9至322噸。
[0046] 本發(fā)明的關(guān)鍵是簡(jiǎn)化模具，不設(shè)置頂件裝置和壓料裝置，只由凹模和凸模兩部分 組成，凹模和凸模相配合實(shí)現(xiàn)對(duì)長(zhǎng)筒形可塑性薄金屬框體的加工。
[0047] 一、凹模設(shè)計(jì)方案
[0048] 凹模的結(jié)構(gòu)由兩部分組成，即底板或底座、W及凹模上體，底板或底座用于安裝在 工作臺(tái)上，凹模上體設(shè)置在底板或底座上，凹模上體上設(shè)置內(nèi)凹弧，內(nèi)凹弧的弧度與待加工 長(zhǎng)筒形可塑性薄金屬框體上的圓弧的弧度一致，內(nèi)凹弧兩側(cè)上端部為直板，與待加工長(zhǎng)筒 形可塑性薄金屬框體上的圓弧和直筒部分的過(guò)渡位置相一致。
[0049] 具體地，本實(shí)施例提供了兩種凹模結(jié)構(gòu)，分別描述如下。
[0050] 如圖5所示，第一凹模由四種零件焊接而成，圓弧板5001、矩形鋼管5002及筋板 5003組合焊接后形成凹模上體，然后與底板5004組合焊接；矩形鋼管5002位于圓弧板 5001兩側(cè)，筋板5003位于圓弧板5001、矩形鋼管5002和底板5004之間，起支撐加強(qiáng)的作 用。凹模上體焊接在底板5004上后，底板5004的四周留出50mmW上的空間，便于與壓力 機(jī)安裝固定；底板5004長(zhǎng)度方向兩端采用弧線型，既節(jié)省板材，又減少模具占用面積。上述 四種零件均選用Q235-A材料或其它普通鋼材。圓弧板5001和底板5004厚度均為8mm左 右，其余零件厚度為4mm左右。該凹模的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，吊裝方便，使用通用卡具 固定。
[0051] 如圖6所示，第二凹模由凹模上體6001和底座6002焊接而成，凹模上體